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Sin botas de goma, sin pan integral, sin sombrero de paja. En su oficina en la Universidad Martin Luther de Halle, Alemania, el Dr. Steven Dreissig nos da la bienvenida a su escritorio con un polo relajado y jeans. Desde 2019, Dreissig ha estado trabajando con un equipo en el Instituto de Ciencias Agrícolas y Alimentarias para investigar cómo las influencias ambientales cambian el ADN del centeno. Al hacerlo, sigue los pasos de varias generaciones de científicos. La investigación en mejora genética se utiliza para mejorar los métodos de mejoramiento de plantas y desarrollar variedades resistentes al clima para apoyar la seguridad alimentaria futura.
¿Por qué el Centeno?
El centeno es extremadamente resistente. Tiene buena tolerancia al frío, es resistente a enfermedades y no es muy exigente. El centeno se cultiva en todo el mundo, incluso en el Círculo Ártico y hasta alturas de 4,000 metros sobre el nivel del mar. Puede crecer en suelos arenosos con baja fertilidad y necesita menos fertilizante que otros cereales.
La humanidad comenzó a cultivar centeno hace aproximadamente 5,000 años. Hoy en día, los investigadores de plantas están particularmente interesados en el comportamiento reproductivo “no estructurado” del centeno, que desean transferir a otros granos “endogámicos” para mejorar la cría híbrida.
Cultivo de Centeno Eterno
La investigación del Grupo de Genética Reproductiva de Plantas, dirigido por el Dr. Dreissig, se centra en el impacto de los factores genéticos y ambientales en la reproducción sexual de las plantas en general. En un proyecto especial sobre “Cultivo de Centeno Eterno”, el grupo se esfuerza por comprender los factores genómicos responsables del tamaño y la morfología del polen del centeno y, por lo tanto, su comportamiento reproductivo.
El ensayo a largo plazo en Halle fue iniciado en 1878 cuando el agrónomo Julius Kühn plantó un campo de ensayo de centeno de invierno (Secale cereale L.) que abarcaba seis parcelas de 1,000 m². Es el segundo experimento permanente más antiguo del mundo. Solo en Rothamsted, Inglaterra, en el instituto de investigación agrícola más grande y antiguo del mundo, comenzó una serie comparable de experimentos 35 años antes.
Para entender los mecanismos que influyen en el comportamiento de apareamiento cruzado del centeno, el grupo investiga el comportamiento de floración y fertilización de la planta, así como los factores que influyen en el tamaño y la distribución del polen. Una vez que se encuentre el genoma responsable y se comprenda el mecanismo detrás del tamaño del polen, el siguiente paso sería una transferencia dirigida a otros cultivos.
En última instancia, consideraremos cómo las respuestas a estas preguntas pueden ser transferidas al desarrollo general de nuevos métodos de cultivo y mejoramiento genético.
Steven Dreissig | Martin Luther University Halle, Germany
La clave es el Polen
El centeno florece desde abril hasta principios de setiembre y se poliniza libremente. Al ser autoincompatible y no poder fertilizarse a sí mismo, depende de las plantas vecinas para el polen. Por lo tanto, la planta libera mucho polen para aumentar su probabilidad de fertilización.
El tamaño óptimo del polen es un compromiso entre la distancia de vuelo y la capacidad de golpear y adherirse a las superficies. Cuanto más pequeño y ligero sea el polen, más se integra en el flujo de aire y tiende a circular alrededor de los objetos. Cuanto más grande sea el polen, mayor será su capacidad para asentarse en las superficies y más energía podrá dar al polen para crecer a través del pistilo.
Las seis anteras se manipulan fuera de la planta. Imagen adquirida con el microscopio estereoscópico ZEISS Stemi 508
Los granos de polen normalmente contienen tres núcleos. Imagen adquirida con el microscopio de luz ZEISS Axio Observer
Abordando el hambre global
Conocer los genes responsables del tamaño y la formación del polen permite la transferencia dirigida a otros cultivos, facilitando así el desarrollo de variedades correspondientemente fértiles y de alto rendimiento.
Este enfoque no solo promete aumentar la producción de alimentos, sino que también contribuye a la agricultura sostenible, asegurando que podamos alimentar al presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus necesidades nutricionales. Con la investigación y el desarrollo continuos, los científicos pueden aprovechar todo el potencial del centeno y otros cultivos que pueden alimentar al mundo.
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